Kuchenka mikrofalowa - Microwave oven

Nowoczesna kuchenka mikrofalowa (2016)
Wewnątrz używanej kuchenki mikrofalowej – zdjęcie 360°
( widok jako interaktywna panorama 360° )

Kuchenka mikrofalowa (powszechnie określane jako mikrofalową ) jest elektryczny piec , który nagrzewa i gotuje żywności przez wystawienie go na działanie promieniowania elektromagnetycznego w mikrofalowa częstotliwości zakresu. Powoduje to rotację cząsteczek polarnych w żywności i wytwarzanie energii cieplnej w procesie znanym jako ogrzewanie dielektryczne . Kuchenki mikrofalowe podgrzewania żywności, szybko i skutecznie, ponieważ wzbudzenia jest dość jednorodny zewnętrznej 25-38 mm (1-1,5 cala) o jednorodnej wysokiej zawartości wody elementu żywności.

Rozwój magnetronu wnękowego w Wielkiej Brytanii umożliwił wytwarzanie fal elektromagnetycznych o wystarczająco małej długości fali ( mikrofale ). Amerykańskiemu inżynierowi Percy Spencerowi powszechnie przypisuje się wynalezienie nowoczesnej kuchenki mikrofalowej po II wojnie światowej na podstawie technologii radarowej opracowanej podczas wojny. Nazwany „Radarange”, został po raz pierwszy sprzedany w 1946 roku.

Raytheon później udzielił licencji na swoje patenty na domową kuchenkę mikrofalową, która została wprowadzona przez Tappan w 1955 roku, ale wciąż była zbyt duża i droga do ogólnego użytku domowego. Sharp Corporation wprowadziła pierwszą kuchenkę mikrofalową z talerzem obrotowym w latach 1964-1966. Kuchenka mikrofalowa nablatowa została wprowadzona na rynek w 1967 przez firmę Amana Corporation . Po tym, jak kuchenki mikrofalowe stały się dostępne do użytku domowego pod koniec lat 70., ich zastosowanie rozprzestrzeniło się w kuchniach komercyjnych i mieszkalnych na całym świecie. Oprócz gotowania żywności, kuchenki mikrofalowe są wykorzystywane do ogrzewania w wielu procesach przemysłowych.

Kuchenki mikrofalowe są powszechnym urządzeniem kuchennym i są popularne do podgrzewania wcześniej ugotowanych potraw i gotowania różnych potraw. Szybko podgrzewają potrawy, które podczas gotowania na konwencjonalnych patelniach mogą się łatwo przypalić lub zbrylać, takich jak gorące masło, tłuszcze, czekolada lub owsianka . Kuchenki mikrofalowe zwykle nie przyrumieniają ani nie karmelizują żywności bezpośrednio, ponieważ rzadko osiągają one temperaturę niezbędną do wywołania reakcji Maillarda . Wyjątkiem są przypadki, w których piekarnik jest używany do podgrzewania oleju do smażenia i innych tłustych potraw (takich jak bekon), które osiągają znacznie wyższe temperatury niż wrząca woda.

Kuchenki mikrofalowe odgrywają ograniczoną rolę w profesjonalnym gotowaniu, ponieważ temperatury w zakresie wrzenia kuchenki mikrofalowej nie wywołują takich aromatycznych reakcji chemicznych, jak smażenie, brązowienie lub pieczenie w wyższej temperaturze. Jednak takie źródła ciepła o wysokiej temperaturze można dodawać do kuchenek mikrofalowych w postaci konwekcyjnej kuchenki mikrofalowej.

Historia

Wczesne zmiany

Demonstracja przez Westinghouse gotowania kanapek za pomocą krótkofalowego nadajnika radiowego 60 MHz na Światowych Targach w Chicago w 1933 roku

Wykorzystanie fal radiowych o wysokiej częstotliwości do ogrzewania substancji stało się możliwe dzięki opracowaniu nadajników radiowych z lampą próżniową około 1920 r. Do 1930 r. zastosowanie fal krótkich do ogrzewania ludzkiej tkanki stało się terapią medyczną diatermii . Na Światowych Targach w Chicago w 1933 roku Westinghouse zademonstrował gotowanie żywności między dwiema metalowymi płytami podłączonymi do nadajnika krótkofalowego o mocy 10 kW i częstotliwości 60 MHz . Zespół Westinghouse, kierowany przez IF Mouromtseffa, odkrył, że potrawy takie jak steki i ziemniaki można ugotować w kilka minut.

Amerykańskie zgłoszenie patentowe Bell Laboratories z 1937 r. stwierdza:

[0001] Niniejszy wynalazek dotyczy systemów grzewczych do materiałów dielektrycznych, a celem wynalazku jest równomierne i zasadniczo jednoczesne ogrzewanie takich materiałów w całej ich masie. ... Zaproponowano zatem, aby takie materiały ogrzewać jednocześnie w całej ich masie za pomocą strat dielektrycznych wytwarzanych w nich, gdy są poddawane działaniu pola o wysokim napięciu i wysokiej częstotliwości.

Jednak nagrzewanie dielektryczne o niższej częstotliwości , jak opisano we wspomnianym patencie, jest (podobnie jak nagrzewanie indukcyjne ) efektem nagrzewania elektromagnetycznego, będącym wynikiem tak zwanych efektów bliskiego pola, które występują we wnęce elektromagnetycznej, która jest mała w porównaniu z długością fali. pola elektromagnetycznego. W tym patencie zaproponowano ogrzewanie częstotliwościami radiowymi o częstotliwości od 10 do 20 megaherców (długość fali odpowiednio od 30 do 15 metrów). Nagrzewanie mikrofalami, których długość fali jest mała w stosunku do wnęki (jak w nowoczesnej kuchence mikrofalowej) wynika z efektów „pola dalekiego”, które są spowodowane klasycznym promieniowaniem elektromagnetycznym, które opisuje swobodnie rozchodzące się światło i mikrofale znajdujące się odpowiednio daleko od ich źródła . Niemniej jednak podstawowy efekt ogrzewania wszystkich rodzajów pól elektromagnetycznych zarówno o częstotliwościach radiowych, jak i mikrofalowych występuje poprzez efekt ogrzewania dielektrycznego, ponieważ na spolaryzowane cząsteczki oddziałuje szybko zmieniające się pole elektryczne.

Magnetron wnękowy

Magnetron jama opracowany przez John Randall i Harry Boot w 1940 roku na Uniwersytecie w Birmingham , Anglia

Wynalezienie magnetronu wnękowego umożliwiło wytwarzanie fal elektromagnetycznych o wystarczająco małej długości fali ( mikrofal ). Magnetron był kluczowym elementem w rozwoju radaru o krótkich falach podczas II wojny światowej . W latach 1937–1940 brytyjski fizyk Sir John Turton Randall, FRSE i współpracownicy, zbudował magnetron z wieloma wnękami dla brytyjskich i amerykańskich wojskowych instalacji radarowych w czasie II wojny światowej. Potrzebny był generator mikrofal o większej mocy, który działałby przy krótszych długościach fal , aw 1940 roku na Uniwersytecie Birmingham w Anglii Randall i Harry Boot stworzyli działający prototyp. Wynaleźli zawór, który może wytwarzać impulsy mikrofalowej energii radiowej o długości fali 10 cm, co jest bezprecedensowym odkryciem.

Sir Henry Tizard udał się do Stanów Zjednoczonych pod koniec września 1940, aby zaoferować magnetron w zamian za pomoc finansową i przemysłową (patrz Misja Tizard ). Wczesna wersja o mocy 6 kW, zbudowana w Anglii przez General Electric Company Research Laboratories, Wembley w Londynie, została przekazana rządowi USA we wrześniu 1940 roku. Magnetron został później opisany przez amerykańskiego historyka Jamesa Phinneya Baxtera III jako „najbardziej cenny ładunek, jaki kiedykolwiek przywieziono do naszych brzegów”. Kontrakty zostały przyznane firmie Raytheon i innym firmom na masową produkcję magnetronu.

Odkrycie

Kuchenki mikrofalowe, kilka z lat 80.

W 1945 roku efekt ogrzewania wiązki mikrofal o dużej mocy został przypadkowo odkryty przez Percy'ego Spencera , amerykańskiego inżyniera samouka z Howland w stanie Maine . Zatrudniony wówczas przez firmę Raytheon zauważył, że mikrofale z aktywnego zestawu radarowego, nad którym pracował, zaczęły topić batonik czekoladowy, który miał w kieszeni. Pierwszym jedzeniem celowo ugotowanym w kuchence mikrofalowej Spencera był popcorn, a drugim jajko, które eksplodowało jednemu z eksperymentatorów.

Aby zweryfikować swoje odkrycie, Spencer stworzył pole elektromagnetyczne o wysokiej gęstości, dostarczając energię mikrofalową z magnetronu do metalowego pudełka, z którego nie miał możliwości ucieczki. Gdy żywność została umieszczona w pudełku z energią mikrofal, temperatura żywności gwałtownie wzrosła. 8 października 1945 r. Raytheon złożył wniosek patentowy w Stanach Zjednoczonych na proces gotowania mikrofalowego Spencera, a piekarnik, który podgrzewał jedzenie za pomocą energii mikrofalowej magnetronu, został wkrótce umieszczony w restauracji w Bostonie w celu przetestowania.

Innym wczesnym odkryciem technologii kuchenek mikrofalowych byli brytyjscy naukowcy, którzy w latach pięćdziesiątych używali jej do reanimacji kriogenicznie zamrożonych chomików .

Dostępność handlowa

Raytheon RadaRange na pokładzie statku towarowego o napędzie atomowym NS Savannah , zainstalowanego około 1961 r.

W 1947 roku Raytheon zbudował „Radarange”, pierwszą dostępną na rynku kuchenkę mikrofalową. Miał prawie 1,8 metra (5 stóp 11 cali) wysokości, ważył 340 kilogramów (750 funtów) i kosztował około 5000 USD (58 000 USD w 2020 roku). Zużywał 3 kilowaty, około trzy razy więcej niż dzisiejsze kuchenki mikrofalowe, i był chłodzony wodą. Nazwa zwyciężyła w konkursie pracowniczym. Wczesny Radarange został zainstalowany (i pozostaje) w kuchni statku pasażersko-towarowego NS Savannah o napędzie atomowym . Wczesny model komercyjny wprowadzony w 1954 r. zużywał 1,6 kilowata i sprzedawany był w cenie od 2000 do 3000 USD (19 000 do 29 000 USD w 2020 r.). Raytheon udzielił licencji na swoją technologię firmie Tappan Stove z Mansfield w stanie Ohio w 1952 roku. W ramach kontraktu z Whirlpool, Westinghouse i innymi dużymi producentami sprzętu AGD, którzy chcieli dodać pasujące kuchenki mikrofalowe do swojej konwencjonalnej linii piekarników, Tappan wyprodukował kilka odmian swojego modelu do zabudowy od około 1955 do 1960. Ze względu na konserwację (niektóre jednostki były chłodzone wodą), wymagania wbudowane i koszty (1 295 USD (13 000 USD w 2020 roku)), sprzedaż była ograniczona.

Japońska firma Sharp Corporation rozpoczęła produkcję kuchenek mikrofalowych w 1961 roku. W latach 1964-1966 firma Sharp wprowadziła na rynek pierwszą kuchenkę mikrofalową ze stołem obrotowym, alternatywnym sposobem promowania bardziej równomiernego podgrzewania żywności. W 1965 roku, Raytheon, chcą rozszerzyć swoją technologię Radarange na rynku krajowym, nabył Amana , aby zapewnić możliwość bardziej produkcyjnych. W 1967 roku wprowadzili pierwszy popularny model domu, blat Radarange, w cenie 495 USD (4000 USD w 2020 roku). W przeciwieństwie do modeli Sharp, napędzane silnikiem mieszadło w górnej części komory piekarnika obracało się, dzięki czemu żywność pozostaje nieruchoma.

W latach sześćdziesiątych Litton kupił aktywa firmy Studebaker Franklin Manufacturing, które produkowało magnetrony oraz budowało i sprzedawało kuchenki mikrofalowe podobne do Radarange. Litton opracował nową konfigurację kuchenki mikrofalowej: krótki, szeroki kształt, który jest obecnie powszechny. Unikalny był również posuw magnetronowy. W rezultacie powstał piekarnik, który mógł przetrwać stan bez obciążenia: pusta kuchenka mikrofalowa, w której nie ma nic, co mogłoby pochłaniać mikrofale. Nowy piekarnik został zaprezentowany na targach w Chicago i pomógł w szybkim rozwoju rynku domowych kuchenek mikrofalowych. Wielkość sprzedaży 40 000 sztuk dla przemysłu amerykańskiego w 1970 r. wzrosła do miliona w 1975 r. Penetracja rynku była jeszcze szybsza w Japonii ze względu na tańszy przeprojektowany magnetron. Do rynku dołączyło kilka innych firm i przez pewien czas większość systemów była budowana przez wykonawców obronnych, którzy najlepiej znali magnetron. Litton był szczególnie dobrze znany w branży restauracyjnej.

Użytkowanie mieszkaniowe

Choć obecnie rzadko spotykane, kuchenki mikrofalowe kombinowane były oferowane przez głównych producentów urządzeń przez większość lat 70-tych jako naturalny postęp tej technologii. Zarówno Tappan, jak i General Electric oferowały urządzenia, które wydawały się być konwencjonalnymi seriami kuchenek/piekarników, ale zawierały funkcję mikrofal w konwencjonalnej komorze piekarnika. Takie zakresy były atrakcyjne dla konsumentów, ponieważ zarówno energia mikrofalowa, jak i konwencjonalne elementy grzejne mogły być używane jednocześnie do szybkiego gotowania i nie powodowało to utraty miejsca na blacie. Propozycja była również atrakcyjna dla producentów, ponieważ dodatkowy koszt komponentów mógł zostać lepiej zaabsorbowany w porównaniu z urządzeniami nablatowymi, gdzie ceny były coraz bardziej zależne od rynku.

W 1972 roku firma Litton (Litton Atherton Division, Minneapolis) wprowadziła na rynek dwie nowe kuchenki mikrofalowe w cenie 349 i 399 dolarów, aby w 1976 roku wejść na rynek szacowany na 750 milionów dolarów, jak twierdzi Robert I Bruder, prezes oddziału. Chociaż ceny pozostały wysokie, do modeli domowych wciąż dodawane były nowe funkcje. Amana wprowadziła automatyczne odszranianie w 1974 roku w swoim modelu RR-4D i jako pierwsza zaoferowała cyfrowy panel sterowania sterowany mikroprocesorem w 1975 roku wraz z modelem RR-6.

1974 Radar RR-4 . Pod koniec lat 70. postęp technologiczny doprowadził do gwałtownego spadku cen. Często nazywane „kuchenkami elektronicznymi” w latach 60. XX wieku, później nazwa „kuchenka mikrofalowa” zyskała na popularności, a teraz są nieformalnie nazywane „mikrofalami”.

Pod koniec lat 70. nastąpiła eksplozja tanich modeli nablatowych wielu głównych producentów.

Dawniej spotykane tylko w dużych zastosowaniach przemysłowych, kuchenki mikrofalowe coraz częściej stawały się standardowym wyposażeniem kuchni domowych w krajach rozwiniętych . Do 1986 roku około 25% gospodarstw domowych w Stanach Zjednoczonych posiadało kuchenkę mikrofalową, w porównaniu z zaledwie 1% w 1971 roku; Amerykańskie Biuro Statystyki Pracy poinformowało, że w 1997 r. ponad 90% amerykańskich gospodarstw domowych posiadało kuchenkę mikrofalową. W Australii badanie rynku z 2008 r. wykazało, że 95% kuchni zawiera kuchenki mikrofalowe, a 83% z nich jest używanych codziennie. W Kanadzie mniej niż 5% gospodarstw domowych posiadało kuchenkę mikrofalową w 1979 r., ale ponad 88% gospodarstw domowych posiadało ją w 1998 r. We Francji 40% gospodarstw domowych posiadało kuchenkę mikrofalową w 1994 r., ale liczba ta wzrosła do 65% do 2004 roku.

Adopcja jest wolniejsza w krajach mniej rozwiniętych , ponieważ gospodarstwa domowe o dochodach do dyspozycji koncentrują się na ważniejszych urządzeniach gospodarstwa domowego, takich jak lodówki i piekarniki. Na przykład w Indiach w 2013 r. tylko około 5% gospodarstw domowych posiadało kuchenkę mikrofalową, znacznie za lodówkami (31 proc. własności). Jednak kuchenki mikrofalowe zyskują na popularności. Na przykład w Rosji liczba gospodarstw domowych posiadających kuchenkę mikrofalową wzrosła z prawie 24% w 2002 r. do prawie 40% w 2008 r. Prawie dwa razy więcej gospodarstw domowych w RPA posiadało kuchenki mikrofalowe w 2008 r. (38,7%) niż w 2002 r. (19,8 %). Posiadanie kuchenki mikrofalowej w Wietnamie stanowiło w 2008 roku 16% gospodarstw domowych, w porównaniu do 30% posiadanych lodówek; wskaźnik ten znacznie wzrósł w porównaniu z 6,7% posiadaniem kuchenki mikrofalowej w 2002 r., z 14% posiadaniem lodówek w tym roku.

Konsumenckie kuchenki mikrofalowe do użytku domowego zwykle mają moc gotowania wynoszącą 600 watów i większą (w niektórych modelach 1000 lub 1200 watów). Rozmiar domowych kuchenek mikrofalowych może się różnić, ale zwykle mają wewnętrzną objętość około 20 litrów (1200 cu; 0,71 stóp sześciennych), a wymiary zewnętrzne około 45-60 cm (1 ft 6 in-2 ft 0 in) szerokości , 35-40 cm (1 ft 2 in-1 ft 4 in) głębokości i 25-35 cm (9,8 in-1 ft 1,8 in) wysokości.

Kuchenki mikrofalowe mogą być gramofonowe lub płaskie. Piece obrotowe zawierają szklaną płytę lub tacę. Płaskie nie zawierają płyty, dzięki czemu mają płaską i szerszą wnękę.

Według pozycji i typu, US DOE klasyfikuje je do (1) blatu lub (2) w całym zakresie i do zabudowy (piekarnik ścienny do szafki lub modelu szuflady ).

Tradycyjne mikrofale opierają się na wewnętrznym zasilaniu wysokiego napięcia z transformatora liniowego/sieciowego, ale wiele nowszych modeli jest zasilanych przez falownik. Kuchenki mikrofalowe z inwerterem mogą być przydatne do osiągnięcia bardziej równomiernych rezultatów gotowania, ponieważ zapewniają płynny strumień mocy gotowania.

Tradycyjna kuchenka mikrofalowa ma tylko dwa ustawienia grzania, ON i OFF. Pośrednie ustawienia ogrzewania przełączają się między pełną mocą a wyłączeniem co kilka sekund, z dłuższym czasem włączenia dla wyższych ustawień.

Jednak typ falownika może wytrzymać niższe temperatury przez dłuższy czas bez konieczności wielokrotnego wyłączania i włączania. Oprócz tego, że oferują doskonałą zdolność gotowania, te mikrofale są ogólnie bardziej energooszczędne.

Od 2020 r. większość kuchenek mikrofalowych nablatowych (niezależnie od marki) sprzedawanych w Stanach Zjednoczonych została wyprodukowana przez Grupę Midea .

Zasady

Kuchenka mikrofalowa, ok. godz. 2005
Symulacja pola elektrycznego wewnątrz kuchenki mikrofalowej przez pierwsze 8 ns działania

Kuchenka mikrofalowa podgrzewa żywność, przepuszczając przez nią promieniowanie mikrofalowe . Mikrofale są formą niejonizującego promieniowania elektromagnetycznego o częstotliwości w tzw. regionie mikrofalowym (od 300  MHz do 300  GHz). Kuchenki mikrofalowe wykorzystują częstotliwości w jednym z pasm ISM (przemysłowych, naukowych, medycznych) , które są w inny sposób wykorzystywane do komunikacji między urządzeniami, które nie wymagają licencji do działania, dzięki czemu nie zakłócają innych ważnych usług radiowych.

Piece konsumenckie pracują wokół nominalnej 2,45 gigaherca (GHz) - o długości fali 12,2 cm (4,80 cala) w paśmie ISM od 2,4 GHz do 2,5 GHz - podczas gdy duże przemysłowe/komercyjne piece często używają 915 megaherców (MHz) - 32,8 cm (12,9 cala). ). Woda , tłuszcz i inne substancje w żywności pochłaniają energię z mikrofal w procesie zwanym ogrzewaniem dielektrycznym . Wiele cząsteczek (takich jak woda) jest dipolami elektrycznymi, co oznacza, że ​​mają częściowy ładunek dodatni na jednym końcu i częściowy ładunek ujemny na drugim, a zatem obracają się, gdy próbują wyrównać się ze zmiennym polem elektrycznym mikrofal . Cząsteczki wirujące uderzają w inne molekuły i wprawiają je w ruch, rozpraszając w ten sposób energię.

Ta energia, rozproszona w postaci rotacji molekularnych, wibracji i/lub translacji w ciałach stałych i cieczach, podnosi temperaturę żywności w procesie podobnym do wymiany ciepła poprzez kontakt z gorętszym ciałem. Powszechnym błędem jest przekonanie, że kuchenki mikrofalowe podgrzewają żywność, działając w specjalnym rezonansie cząsteczek wody w żywności. Jak zauważono, kuchenki mikrofalowe mogą działać na wielu częstotliwościach.

Rozmrażanie

Ogrzewanie mikrofalowe jest bardziej wydajne w przypadku wody w stanie ciekłym niż w przypadku wody zamrożonej, gdzie ruch cząsteczek jest bardziej ograniczony. Rozmrażanie odbywa się przy ustawieniu niskiej mocy, dzięki czemu przewodnictwo może przenosić ciepło do jeszcze zamrożonych części żywności. Ogrzewanie dielektryczne ciekłej wody jest również zależne od temperatury: w temperaturze 0 °C straty dielektryczne są największe przy częstotliwości pola około 10 GHz, a przy wyższych temperaturach wody przy wyższych częstotliwościach pola. Większa moc kuchenki mikrofalowej skróci czas gotowania.

Tłuszcze i cukier

Ogrzewanie mikrofalowe jest mniej wydajne w przypadku tłuszczów i cukrów niż w przypadku wody, ponieważ mają one mniejszy molekularny moment dipolowy . Cukry i triglicerydy (tłuszcze i oleje) pochłaniają mikrofale dzięki momentom dipolowym ich grup hydroksylowych lub grup estrowych . Jednak ze względu na niższą pojemność cieplną właściwą tłuszczów i olejów oraz ich wyższą temperaturę parowania, często osiągają one znacznie wyższe temperatury wewnątrz kuchenek mikrofalowych. Może to wywoływać temperatury w oleju lub tłustych potrawach, takich jak bekon, znacznie powyżej temperatury wrzenia wody i wystarczająco wysokie, aby wywołać pewne reakcje brązowienia, podobnie jak w przypadku konwencjonalnego smażenia (w Wielkiej Brytanii: grillowanie) , duszenia lub smażenia w głębokim tłuszczu.

Gotowanie w kuchence mikrofalowej żywności o dużej zawartości cukru, skrobi, tłuszczu może uszkodzić niektóre plastikowe pojemniki. Owoce takie jak pomidory mają wysoką zawartość cukru. Pokarmy o dużej zawartości wody io małej zawartości oleju rzadko przekraczają temperaturę wrzenia wody.

Ucieczka termiczna

Ogrzewanie mikrofalowe może powodować miejscowe niestabilności termiczne w niektórych materiałach o niskiej przewodności cieplnej, które również mają stałe dielektryczne, które rosną wraz z temperaturą. Przykładem jest szkło, które może wykazywać niestabilność termiczną w kuchence mikrofalowej do punktu topnienia po podgrzaniu. Dodatkowo mikrofale mogą stopić niektóre rodzaje skał, wytwarzając niewielkie ilości stopionej skały. Niektóre materiały ceramiczne można również stopić, a po schłodzeniu mogą nawet stać się przezroczyste. Niestabilność cieplna jest bardziej typowa dla cieczy przewodzących prąd elektryczny, takich jak słona woda.

Penetracja

Innym błędnym przekonaniem jest to, że kuchenki mikrofalowe gotują żywność „od środka na zewnątrz”, czyli od środka całej masy żywności na zewnątrz. Pomysł ten wynika z zachowania ogrzewania widocznego, gdy chłonna warstwa wody znajduje się pod mniej chłonną warstwą suszącą na powierzchni żywności; w tym przypadku odkładanie się energii cieplnej wewnątrz żywności może przekraczać tę na jej powierzchni. Może to również wystąpić, jeśli warstwa wewnętrzna ma niższą pojemność cieplną niż warstwa zewnętrzna, powodując, że osiąga wyższą temperaturę, lub nawet jeśli warstwa wewnętrzna jest bardziej przewodząca ciepło niż warstwa zewnętrzna, powodując, że jest cieplejsza pomimo niższej temperatury. Jednak w większości przypadków, w przypadku artykułów spożywczych o jednolitej strukturze lub w miarę jednorodnych, mikrofale są pochłaniane w zewnętrznych warstwach artykułu na podobnym poziomie jak w warstwach wewnętrznych.

W zależności od zawartości wody, głębokość początkowego odkładania się ciepła może wynosić kilka centymetrów lub więcej w przypadku kuchenek mikrofalowych, w przeciwieństwie do opiekania/grillowania (na podczerwień) lub ogrzewania konwekcyjnego – metod, w których ciepło rozprowadzane jest na powierzchni żywności w sposób cienki. Głębokość penetracji mikrofal zależy od składu żywności i częstotliwości, przy czym niższe częstotliwości mikrofal (większe długości fal) wnikają dalej.

Zużycie energii

W użyciu, kuchenki mikrofalowe są około 50% wydajne w przekształcaniu energii elektrycznej w mikrofale, co oznacza, że ​​kuchenka mikrofalowa o mocy 900 watów zużywa około 1800 watów energii elektrycznej podczas gotowania żywności. Ponieważ są używane dość rzadko, przeciętna domowa kuchenka mikrofalowa zużywa tylko 72 kWh rocznie. Szacuje się, że kuchenki mikrofalowe na świecie zużywały w 2018 r. 77 TWh rocznie, co stanowi 0,3% światowej produkcji energii elektrycznej.

Badanie przeprowadzone w 2000 r. przez Lawrence Berkeley National Laboratory wykazało, że przeciętna kuchenka mikrofalowa pobierała prawie 3 waty mocy w trybie czuwania, gdy nie była używana, co daje w sumie około 26 kWh rocznie. Nowe standardy wydajności narzucone przez Departament Energii Stanów Zjednoczonych w 2016 r. wymagają mniej niż 1 wat lub około 9 kWh energii w trybie czuwania w przypadku większości typów kuchenek mikrofalowych.

składniki

Magnetron z usuniętą sekcją (magnes nie jest pokazany)
Wewnętrzna przestrzeń kuchenki mikrofalowej i paneli sterowania.

Kuchenka mikrofalowa składa się z:

W większości pieców magnetron jest napędzany przez transformator liniowy, który można jedynie całkowicie włączyć lub wyłączyć. (Jeden wariant GE Spacemaker miał dwa odczepy na uzwojeniu pierwotnym transformatora, dla trybów wysokiego i niskiego poboru mocy.) Zazwyczaj wybór poziomu mocy nie wpływa na intensywność promieniowania mikrofalowego; zamiast tego magnetron jest włączany i wyłączany co kilka sekund, zmieniając w ten sposób cykl pracy na dużą skalę . Nowsze modele wykorzystują zasilacze inwerterowe, które wykorzystują modulację szerokości impulsu, aby zapewnić skuteczne ciągłe ogrzewanie przy zmniejszonych ustawieniach mocy, dzięki czemu żywność jest podgrzewana bardziej równomiernie przy danym poziomie mocy i może być podgrzewana szybciej bez uszkodzenia przez nierównomierne ogrzewanie.

Częstotliwości mikrofalowe stosowane w kuchenkach mikrofalowych są wybierane w oparciu o ograniczenia prawne i kosztowe. Po pierwsze, powinny one znajdować się w jednym z pasm częstotliwości przemysłowych, naukowych i medycznych (ISM) przeznaczonych do celów nielicencjonowanych. Do celów domowych 2,45 GHz ma przewagę nad 915 MHz, ponieważ 915 MHz jest tylko pasmem ISM w niektórych krajach ( region ITU 2), podczas gdy 2,45 GHz jest dostępne na całym świecie. W częstotliwościach mikrofalowych istnieją trzy dodatkowe pasma ISM, ale nie są one wykorzystywane do gotowania mikrofalowego. Dwa z nich są skoncentrowane na częstotliwościach 5,8 GHz i 24,125 GHz, ale nie są używane do gotowania mikrofalowego z powodu bardzo wysokich kosztów wytwarzania energii na tych częstotliwościach. Trzecie, skoncentrowane na 433,92 MHz, jest wąskim pasmem, które wymagałoby drogiego sprzętu do generowania wystarczającej mocy bez powodowania zakłóceń poza pasmem i jest dostępne tylko w niektórych krajach.

Komora gotowania jest podobna do klatki Faradaya, aby zapobiec wydostawaniu się fal z piekarnika. Mimo że nie ma ciągłego kontaktu metal-metal wokół obrzeża drzwi, połączenia dławiące na krawędziach drzwi działają jak styk metal-metal, przy częstotliwości mikrofal, aby zapobiec wyciekom. Drzwi piekarnika mają zwykle okienko ułatwiające obserwację, z warstwą przewodzącej siatki w pewnej odległości od zewnętrznego panelu, aby utrzymać ekranowanie. Ponieważ wielkość perforacji w siatce jest znacznie mniejsza niż długość fali mikrofal (12,2 cm dla zwykłego 2,45 GHz), promieniowanie mikrofalowe nie może przejść przez drzwi, a światło widzialne (przy znacznie krótszej długości fali) może.

Panel sterowania

Nowoczesne piece mikrofalowe użyć analogowego wybierania typu licznik lub cyfrowy panel sterowania dla obsługi. Panele sterowania wyposażone są w wyświetlacz LED , ciekłokrystaliczny lub próżniowy wyświetlacz fluorescencyjny, przyciski numeryczne do wprowadzania czasu gotowania, funkcję wyboru poziomu mocy i inne możliwe funkcje, takie jak ustawienie rozmrażania i wstępnie zaprogramowane ustawienia dla różnych rodzajów żywności, takich jak mięso, ryby drób, warzywa, mrożone warzywa , mrożone posiłki i popcorn . W latach 90. marki takie jak Panasonic i GE zaczęły oferować modele z przewijanym wyświetlaczem tekstowym pokazującym instrukcje gotowania.

Ustawienia zasilania są zwykle wprowadzane, nie przez faktyczne zmienianie efektu, ale przez wielokrotne wyłączanie i włączanie zasilania. Najwyższe ustawienie oznacza zatem moc ciągłą. Odszranianie może reprezentować zasilanie przez dwie sekundy, a następnie brak zasilania przez pięć sekund. Aby wskazać, że gotowanie zostało zakończone, zwykle słychać ostrzeżenie dźwiękowe, takie jak dzwonek lub brzęczyk, i/lub „Koniec” zwykle pojawia się na wyświetlaczu cyfrowej kuchenki mikrofalowej.

Panele sterowania mikrofalami są często uważane za niewygodne w użyciu i są często wykorzystywane jako przykłady projektowania interfejsu użytkownika.

Warianty i akcesoria

Wariantem konwencjonalnej kuchenki mikrofalowej jest konwekcyjna kuchenka mikrofalowa. Konwekcyjna kuchenka mikrofalowa to połączenie standardowej kuchenki mikrofalowej i pieca konwekcyjnego . Pozwala na szybkie gotowanie potraw, a jednocześnie wychodzą przyrumienione lub chrupiące, jak w piecu konwekcyjnym. Kuchenki mikrofalowe z konwekcją są droższe niż konwencjonalne kuchenki mikrofalowe. Niektóre konwekcyjne kuchenki mikrofalowe – te z odsłoniętymi elementami grzewczymi – mogą wytwarzać zapach dymu i spalenizny, ponieważ rozpryski żywności z wcześniejszego użycia tylko kuchenek mikrofalowych są spalane na elementach grzewczych. Niektóre piekarniki wykorzystują powietrze o dużej prędkości; są one znane jako piece uderzeniowe i są przeznaczone do szybkiego gotowania potraw w restauracjach, ale kosztują więcej i zużywają więcej energii.

W 2000 r. niektórzy producenci zaczęli oferować kwarcowe żarówki halogenowe o dużej mocy do swoich modeli konwekcyjnych kuchenek mikrofalowych, sprzedając je pod nazwami takimi jak „Speedcook”, „ Advantium ”, „Lightwave” i „Optimawave”, aby podkreślić ich zdolność do szybkiego i szybkiego gotowania potraw. dobre zrumienienie. Żarówki ogrzewają powierzchnię żywności promieniowaniem podczerwonym (IR), przyrumieniając powierzchnie jak w konwencjonalnym piekarniku. Żywność brązowieje, gdy jest również podgrzewana promieniowaniem mikrofalowym i podgrzewana przez przewodzenie poprzez kontakt z ogrzanym powietrzem. Energia IR, która jest dostarczana do zewnętrznej powierzchni żywności przez lampy, jest wystarczająca do zainicjowania brązowienia karmelizacji żywności składającej się głównie z węglowodanów i reakcji Maillarda w żywności składającej się głównie z białka. Te reakcje w żywności dają konsystencję i smak podobny do tego, którego zwykle oczekuje się w przypadku konwencjonalnego gotowania w piekarniku, a nie mdły smak gotowanej i gotowanej na parze, który zwykle tworzy gotowanie wyłącznie w kuchence mikrofalowej.

W celu ułatwienia przyrumieniania czasami używa się dodatkowej tacy do przyrumieniania, zwykle wykonanej ze szkła lub porcelany . Sprawia, że ​​jedzenie staje się chrupiące, utleniając wierzchnią warstwę, aż stanie się brązowa . Zwykłe plastikowe naczynia kuchenne nie nadają się do tego celu, ponieważ mogą się stopić.

Mrożone obiady , ciasta i torebki z popcornem do mikrofalówek często zawierają susceptor wykonany z cienkiej folii aluminiowej w opakowaniu lub umieszczony na małej papierowej tacy. Folia metalowa skutecznie pochłania energię mikrofalową i w konsekwencji staje się bardzo gorąca i promieniuje w podczerwieni, koncentrując ogrzewanie oleju w celu uzyskania popcornu, a nawet zrumienienia powierzchni mrożonej żywności. Opakowania lub tace do podgrzewania zawierające susceptory są przeznaczone do jednorazowego użytku, a następnie są usuwane jako odpady.

Charakterystyka grzewcza

Oprócz zastosowania do podgrzewania żywności, kuchenki mikrofalowe są szeroko stosowane do podgrzewania w procesach przemysłowych. Kuchenka mikrofalowa tunelowa do zmiękczania plastikowych prętów przed ekstruzją.

Kuchenki mikrofalowe wytwarzają ciepło bezpośrednio w żywności, ale pomimo powszechnego błędnego przekonania, że ​​mikrofalowa żywność gotuje się od środka na zewnątrz, mikrofale 2,45 GHz mogą przeniknąć tylko na około 1 centymetr (0,39 cala) do większości produktów spożywczych. Wewnętrzne porcje grubszych produktów spożywczych są podgrzewane głównie przez ciepło przewodzone z zewnętrznego 1 centymetra (0,39 cala).

Nierównomierne nagrzewanie żywności w kuchence mikrofalowej może częściowo wynikać z nierównomiernego rozkładu energii mikrofalowej wewnątrz kuchenki, a częściowo z różnych szybkości pochłaniania energii w różnych częściach żywności. Pierwszy problem jest redukowany przez mieszadło, rodzaj wentylatora, który odbija energię mikrofal do różnych części piekarnika podczas obracania, lub przez talerz obrotowy lub karuzelę, która obraca jedzenie; jednak talerze obrotowe mogą nadal pozostawiać miejsca, takie jak środek piekarnika, które odbierają nierównomierną dystrybucję energii. Lokalizację martwych punktów i gorących punktów w kuchence mikrofalowej można zmapować, umieszczając w kuchence wilgotny kawałek papieru termicznego .

Kiedy papier nasycony wodą jest poddawany promieniowaniu mikrofalowemu, staje się wystarczająco gorący, aby spowodować przyciemnienie barwnika, co zapewni wizualną reprezentację mikrofal. Jeśli w piecu powstaje wiele warstw papieru z wystarczającą odległością między nimi, można stworzyć trójwymiarową mapę. Wiele paragonów sklepowych drukowanych jest na papierze termicznym, co pozwala na łatwe wykonanie tego w domu.

Drugi problem wynika ze składu i geometrii żywności i kucharz musi się nim zająć, układając jedzenie tak, aby równomiernie pochłaniało energię oraz okresowo testując i osłaniając wszelkie części żywności, które się przegrzewają. W niektórych materiałach o niskiej przewodności cieplnej , gdzie stała dielektryczna wzrasta wraz z temperaturą, ogrzewanie mikrofalowe może powodować miejscowy niestabilność cieplną . W pewnych warunkach szkło może wykazywać niestabilność cieplną w kuchence mikrofalowej do punktu topnienia.

Z powodu tego zjawiska, kuchenki mikrofalowe ustawione na zbyt wysokie poziomy mocy mogą nawet zacząć gotować krawędzie zamrożonej żywności, podczas gdy wnętrze żywności pozostaje zamrożone. Inny przypadek nierównomiernego nagrzewania można zaobserwować w wypiekach zawierających jagody. W tych produktach jagody pochłaniają więcej energii niż suszenie otaczające chleb i nie mogą rozpraszać ciepła ze względu na niską przewodność cieplną chleba. Często prowadzi to do przegrzania jagód w stosunku do reszty jedzenia. Ustawienia piekarnika „rozmrażania” albo używają niskich poziomów mocy, albo wielokrotnego wyłączania i włączania zasilania – zaprojektowane tak, aby zapewnić czas na odprowadzenie ciepła do zamrożonej żywności z obszarów, które łatwiej pochłaniają ciepło, do tych, które nagrzewają się wolniej. W piekarnikach wyposażonych w talerz obrotowy, bardziej równomierne ogrzewanie będzie się odbywało poprzez umieszczanie żywności poza środkiem na tacy obrotowej zamiast dokładnie na środku, ponieważ spowoduje to bardziej równomierne ogrzewanie żywności w całym tekście.

Na rynku dostępne są kuchenki mikrofalowe, które umożliwiają rozmrażanie z pełną mocą. Robią to, wykorzystując właściwości modów LSM promieniowania elektromagnetycznego . Rozmrażanie z pełną mocą LSM może w rzeczywistości osiągnąć bardziej równomierne wyniki niż rozmrażanie powolne.

Ogrzewanie mikrofalowe może być celowo nierównomiernie zaprojektowane. Niektóre opakowania do kuchenki mikrofalowej (zwłaszcza ciasta) mogą zawierać materiały zawierające płatki ceramiczne lub aluminiowe, które są przeznaczone do pochłaniania mikrofal i nagrzewania, co pomaga w pieczeniu lub przygotowaniu skórki poprzez płytsze odkładanie większej ilości energii w tych obszarach. Takie ceramiczne plastry przyklejone do tektury są umieszczane obok żywności i zazwyczaj mają kolor przydymiony niebieski lub szary, co ułatwia ich identyfikację; Dobrym przykładem takiego opakowania są tekturowe rękawy dołączone do Hot Pockets , które mają srebrną powierzchnię od wewnątrz. Opakowania tekturowe do kuchenki mikrofalowej mogą również zawierać nakładki ceramiczne, które działają w ten sam sposób. Termin techniczny dla takiego plastra pochłaniającego mikrofale to susceptor .

Wpływ na żywność i składniki odżywcze

Każda forma gotowania zmniejszy ogólną zawartość składników odżywczych w pożywieniu, w szczególności rozpuszczalnych w wodzie witamin powszechnie występujących w warzywach, ale kluczowymi zmiennymi są ilość wody użytej do gotowania, jak długo gotowane jest jedzenie i w jakiej temperaturze. Substancje odżywcze są tracone przede wszystkim przez wypłukiwanie do wody do gotowania, co sprawia, że ​​gotowanie w kuchence mikrofalowej jest skuteczne, biorąc pod uwagę krótszy czas gotowania oraz fakt, że podgrzana woda znajduje się w żywności. Podobnie jak w innych metod ogrzewania w kuchence mikrofalowej, konwertuje witaminy B 12 z aktywnego do postaci nieaktywnej; ilość konwersji zależy od osiągniętej temperatury, a także czasu gotowania. Gotowana żywność osiąga maksimum w 100 ° C (212 ° F) (temperatura wrzenia wody), podczas gdy mikrofalowo żywności może się wewnętrznie cieplejsze niż to, co prowadzi do szybszego rozkładu witaminy B 12 . Wyższy wskaźnik strat jest częściowo równoważony przez krótszy czas gotowania.

Szpinak zachowuje prawie cały kwas foliowy po ugotowaniu w kuchence mikrofalowej; po ugotowaniu traci około 77%, wypłukując składniki odżywcze do gotującej się wody. Boczek ugotowany w kuchence mikrofalowej ma znacznie niższy poziom nitrozoamin niż boczek ugotowany konwencjonalnie. Warzywa gotowane na parze zachowują więcej składników odżywczych w kuchence mikrofalowej niż w przypadku gotowania na kuchence. Blanszowanie w kuchence mikrofalowej jest 3–4 razy skuteczniejsze niż blanszowanie w wodzie przegotowanej w zachowaniu rozpuszczalnych w wodzie witamin, kwasu foliowego, tiaminy i ryboflawiny , z wyjątkiem witaminy C , której utrata 29% (w porównaniu z 16% utratą blanszowanie przegotowanej wody).

Korzyści i funkcje związane z bezpieczeństwem

Wszystkie kuchenki mikrofalowe używają timera, aby wyłączyć piekarnik po zakończeniu czasu gotowania.

Kuchenki mikrofalowe podgrzewają żywność bez nagrzewania się. Zdejmowanie garnka z kuchenki, chyba że jest to płyta indukcyjna , pozostawia potencjalnie niebezpieczny element grzejny lub podstawkę , która przez jakiś czas będzie się nagrzewać. Podobnie, wyjmując zapiekankę z konwencjonalnego piekarnika, ręce są wystawione na bardzo gorące ściany piekarnika. Kuchenka mikrofalowa nie stwarza tego problemu.

Żywność i naczynia wyjęte z kuchenki mikrofalowej rzadko są znacznie cieplejsze niż 100°C (212 °F). Naczynia używane w kuchence mikrofalowej są często znacznie chłodniejsze niż żywność, ponieważ naczynia są przezroczyste dla mikrofal; mikrofale podgrzewają żywność bezpośrednio, a naczynia są pośrednio podgrzewane przez żywność. Z drugiej strony żywność i naczynia z konwencjonalnego piekarnika mają taką samą temperaturę jak reszta piekarnika; typowa temperatura gotowania wynosi 180°C (356°F). Oznacza to, że konwencjonalne piece i piekarniki mogą powodować poważniejsze oparzenia.

Niższa temperatura gotowania (temperatura wrzenia wody) jest znaczącą korzyścią bezpieczeństwa w porównaniu z pieczeniem w piekarniku czy smażeniem, ponieważ eliminuje tworzenie się smoły i zwęglenia , które są rakotwórcze . Promieniowanie mikrofalowe wnika również głębiej niż bezpośrednie ciepło, dzięki czemu żywność jest podgrzewana przez własną wewnętrzną zawartość wody. W przeciwieństwie do tego bezpośrednie ciepło może spalić powierzchnię, gdy wnętrze jest nadal zimne. Wstępne podgrzanie żywności w kuchence mikrofalowej przed umieszczeniem jej na grillu lub patelni skraca czas potrzebny na podgrzanie żywności i ogranicza powstawanie rakotwórczego zwęglenia. W przeciwieństwie do smażenia i pieczenia, mikrofale nie wytwarzają akryloamidu w ziemniakach, jednak w przeciwieństwie do głębokiego smażenia, ma tylko ograniczoną skuteczność w zmniejszaniu poziomu glikoalkaloidów (tj. solaniny ). Akrylamid został znaleziony w innych produktach mikrofalowych, takich jak popcorn.

Używaj do czyszczenia gąbek kuchennych

Badania dotyczyły użycia kuchenki mikrofalowej do czyszczenia niemetalicznych domowych gąbek, które zostały dokładnie zwilżone. Badanie z 2006 roku wykazało, że podgrzewanie w mikrofalówce wilgotnych gąbek przez dwie minuty (przy mocy 1000 watów) usunęło 99% bakterii z grupy coli , E. coli i fagów MS2 . Zarodniki Bacillus cereus zostały zabite po czterech minutach mikrofalówki.

Badanie z 2017 roku było mniej pozytywne: około 60% zarazków zostało zabitych, ale pozostałe szybko ponownie skolonizowały gąbkę.

Zagrożenia

Wysokie temperatury

Przegrzanie

Zwęglony popcorn spalony przez zbyt długie pozostawienie w kuchence mikrofalowej

Woda i inne jednorodne płyny mogą się przegrzewać po podgrzaniu w kuchence mikrofalowej w pojemniku o gładkiej powierzchni. Oznacza to, że ciecz osiąga temperaturę nieco wyższą od normalnej temperatury wrzenia bez pęcherzyków pary tworzących się wewnątrz cieczy. Proces gotowania może rozpocząć się w sposób wybuchowy, gdy ciecz zostanie zakłócona, na przykład gdy użytkownik chwyci pojemnik, aby wyjąć go z piekarnika lub podczas dodawania stałych składników, takich jak śmietanka w proszku lub cukier. Może to spowodować samoistne wrzenie ( zarodkowanie ), które może być wystarczająco gwałtowne, aby wypchnąć wrzącą ciecz z pojemnika i spowodować poważne oparzenia .

Zamknięte pojemniki

Zamknięte pojemniki, takie jak jajka , mogą eksplodować po podgrzaniu w kuchence mikrofalowej z powodu zwiększonego ciśnienia pary . Nienaruszone świeże żółtka jaj poza skorupką również eksplodują w wyniku przegrzania. Izolacyjne pianki z tworzyw sztucznych wszystkich typów zazwyczaj zawierają zamknięte kieszenie powietrzne i generalnie nie są zalecane do stosowania w kuchence mikrofalowej, ponieważ kieszenie powietrzne eksplodują, a pianka (która może być toksyczna w przypadku spożycia) może się stopić. Nie wszystkie tworzywa sztuczne są bezpieczne w kuchence mikrofalowej, a niektóre z nich pochłaniają mikrofale do tego stopnia, że ​​mogą stać się niebezpiecznie gorące.

Pożary

Produkty zbyt długo podgrzewane mogą się zapalić. Chociaż jest to nieodłączne od każdej formy gotowania, szybkie gotowanie i bezobsługowy charakter korzystania z kuchenek mikrofalowych stwarzają dodatkowe zagrożenie.

Przedmioty metalowe

Wbrew popularnym założeniom metalowe przedmioty można bezpiecznie stosować w kuchence mikrofalowej, ale z pewnymi ograniczeniami. Każdy metalowy lub przewodzący przedmiot umieszczony w kuchence mikrofalowej będzie do pewnego stopnia działał jak antena , powodując przepływ prądu elektrycznego . Powoduje to, że obiekt działa jak element grzejny . Efekt ten różni się w zależności od kształtu i kompozycji obiektu i czasami jest wykorzystywany do gotowania.

Każdy przedmiot zawierający spiczasty metal może wytworzyć łuk elektryczny (iskry) po poddaniu go mikrofalom. Obejmuje to sztućce , pogniecioną folię aluminiową (chociaż niektóre folie stosowane w kuchenkach mikrofalowych są bezpieczne, patrz poniżej), opaski zaciskowe zawierające drut metalowy, uchwyty z drutu metalowego w wiaderkach ostryg lub prawie każdy metal uformowany w folię słabo przewodzącą lub cienki drut lub spiczasty kształt. Dobrym przykładem są widelce: zęby widelca reagują na pole elektryczne, wytwarzając wysokie koncentracje ładunku elektrycznego na końcach. Ma to taki skutek przekroczenia podział dielektrycznej powietrza, około 3 megawoltów na metr (3 x 10 6 V / m). Powietrze tworzy przewodzącą plazmę , która jest widoczna jako iskra. Plazma i zęby mogą następnie tworzyć pętlę przewodzącą, która może być bardziej efektywną anteną, co skutkuje dłuższą żywotnością iskry. Kiedy w powietrzu dochodzi do rozpadu dielektryka, powstaje pewna ilość ozonu i tlenków azotu , które w dużych ilościach są niezdrowe.

Kuchenka mikrofalowa z metalową półką

Podgrzewanie w kuchence mikrofalowej pojedynczego gładkiego przedmiotu metalowego bez zaostrzonych końców, na przykład łyżki lub płytkiej metalowej patelni, zwykle nie powoduje iskrzenia. Regały z grubego drutu metalowego mogą stanowić element wystroju wnętrza kuchenek mikrofalowych (patrz ilustracja). W podobny sposób, wewnętrzne płyty ścienne z perforowanymi otworami, które przepuszczają światło i powietrze do piekarnika i umożliwiają oglądanie wnętrza przez drzwiczki piekarnika, są wszystkie wykonane z przewodzącego metalu uformowanego w bezpiecznym kształcie.

Płyta DVD-R z mikrofalami pokazująca skutki wyładowania elektrycznego przez metalową folię

Efekt podgrzania w kuchence mikrofalowej cienkich folii metalowych można wyraźnie zobaczyć na płytach Compact Disc lub DVD (szczególnie w formacie fabrycznym tłoczonym). Mikrofale indukują prąd elektryczny w metalowej folii, która nagrzewa się, topiąc plastik w dysku i pozostawiając widoczny wzór koncentrycznych i promienistych blizn. Podobnie porcelana z cienkimi metalowymi filmami może zostać zniszczona lub uszkodzona przez mikrofale. Folia aluminiowa jest na tyle gruba, że ​​można ją stosować w kuchenkach mikrofalowych jako osłona przed nagrzewaniem się części artykułów spożywczych, jeśli folia nie jest mocno wypaczona. Po pomarszczeniu folia aluminiowa jest ogólnie niebezpieczna w mikrofalach, ponieważ manipulowanie folią powoduje ostre zgięcia i szczeliny, które zachęcają do iskrzenia. USDA zaleca, że folię aluminiową stosowane jako częściowe tarczy żywności do gotowania w kuchence mikrofalowej obejmować więcej niż jedną czwartą obiektu żywności oraz starannie wygładzane w celu wyeliminowania zagrożenia iskrzenia.

Kolejnym zagrożeniem jest rezonans samej rury magnetronowej. Jeśli kuchenka mikrofalowa zostanie uruchomiona bez przedmiotu pochłaniającego promieniowanie, powstanie fala stojąca . Energia odbija się tam i z powrotem między rurą a komorą gotowania. Może to spowodować przeciążenie i wypalenie lampy. Wysoka moc odbita może również powodować wyładowania łukowe magnetronu, co może skutkować awarią głównego bezpiecznika zasilania, chociaż taki związek przyczynowy nie jest łatwy do ustalenia. Tak więc żywność odwodniona lub żywność zawinięta w metal, który nie wygina się, jest problematyczna z powodu przeciążenia, niekoniecznie stanowiąc zagrożenie pożarowe.

Niektóre produkty spożywcze, takie jak winogrona, jeśli są odpowiednio ułożone, mogą wytworzyć łuk elektryczny . Długotrwałe wyładowania łukowe z żywności niosą ze sobą podobne ryzyko do wyładowań łukowych z innych źródeł, jak wspomniano powyżej.

Niektóre inne przedmioty, które mogą przewodzić iskry, to termosy plastikowe/holograficzne (takie jak kubki nowości Starbucks ) lub kubki z metalową wyściółką. Jeśli jakikolwiek kawałek metalu zostanie odsłonięty, cała zewnętrzna powłoka oderwie się od przedmiotu lub stopi.

Silne pola elektryczne generowane wewnątrz kuchenki mikrofalowej często można zilustrować umieszczając radiometr lub neonową żarówkę wewnątrz komory gotowania, wytwarzając jarzącą się plazmę wewnątrz niskociśnieniowej żarówki urządzenia.

Bezpośrednia ekspozycja mikrofalowa

Bezpośrednia ekspozycja na mikrofale nie jest ogólnie możliwa, ponieważ mikrofale emitowane przez źródło w kuchence mikrofalowej są ograniczone w kuchence przez materiał, z którego kuchenka jest wykonana. Ponadto piece są wyposażone w nadmiarowe blokady bezpieczeństwa, które usuwają zasilanie z magnetronu w przypadku otwarcia drzwi. Ten mechanizm bezpieczeństwa jest wymagany przez przepisy federalne Stanów Zjednoczonych. Testy wykazały, że zamknięcie mikrofal w dostępnych na rynku piecach jest tak niemal uniwersalne, że rutynowe testy nie są konieczne. Według Centrum Urządzeń i Zdrowia Radiologicznego Amerykańskiej Agencji ds. Żywności i Leków , federalna norma USA ogranicza ilość mikrofal, które mogą wyciekać z kuchenki przez cały okres jej użytkowania do 5 miliwatów promieniowania mikrofalowego na centymetr kwadratowy z odległości około 5 cm ( 2 cale) od powierzchni piekarnika. Jest to znacznie poniżej poziomu narażenia obecnie uważanego za szkodliwe dla zdrowia ludzkiego.

Promieniowanie wytwarzane przez kuchenkę mikrofalową jest niejonizujące. Dlatego nie ma ryzyka raka związanego z promieniowaniem jonizującym, takim jak promieniowanie rentgenowskie i cząstki wysokoenergetyczne . Długoterminowe badania na gryzoniach w celu oceny ryzyka zachorowania na raka jak dotąd nie wykazały żadnej rakotwórczości z promieniowania mikrofalowego 2,45 GHz, nawet przy poziomach długotrwałego narażenia (tj. dużej części długości życia) znacznie większych niż ludzie, z którymi mogą się zetknąć z przeciekających piekarników. Jednak przy otwartych drzwiach piekarnika promieniowanie może spowodować uszkodzenie przez ogrzewanie. Kuchenki mikrofalowe są sprzedawane z blokadą ochronną, dzięki czemu nie można ich uruchomić, gdy drzwi są otwarte lub nieprawidłowo zatrzaśnięte.

Mikrofale generowane w kuchenkach mikrofalowych przestają istnieć po wyłączeniu zasilania elektrycznego. Nie pozostają w jedzeniu, gdy zasilanie jest wyłączone, podobnie jak światło lampy elektrycznej pozostaje w ścianach i meblach pokoju, gdy lampa jest wyłączona. Nie sprawiają, że żywność ani piekarnik są radioaktywne. W przeciwieństwie do tradycyjnego gotowania, wartości odżywcze niektórych produktów mogą być zmieniane w inny sposób, ale generalnie w pozytywny sposób poprzez zachowanie większej ilości mikroelementów – patrz wyżej . Nic nie wskazuje na szkodliwe problemy zdrowotne związane z żywnością podgrzewaną w kuchence mikrofalowej.

Istnieje jednak kilka przypadków, w których ludzie byli narażeni na bezpośrednie promieniowanie mikrofalowe z powodu nieprawidłowego działania urządzenia lub celowego działania. Ogólnym skutkiem takiego narażenia będą fizyczne oparzenia ciała, ponieważ tkanka ludzka, szczególnie zewnętrzne warstwy tłuszczu i mięśni, ma podobny skład do niektórych produktów spożywczych, które są zwykle gotowane w kuchenkach mikrofalowych, a zatem doświadczają podobnych efektów ogrzewania dielektrycznego po wystawieniu na działanie mikrofalowe promieniowanie elektromagnetyczne.

Narażenie chemiczne

Symbol bezpieczny w kuchence mikrofalowej

Stosowanie nieoznakowanych tworzyw sztucznych do gotowania w kuchence mikrofalowej wiąże się z problemem wypłukiwania plastyfikatorów do żywności lub chemicznie reagujących tworzyw sztucznych z energią mikrofal, z produktami ubocznymi wnikającymi do żywności, co sugeruje, że nawet plastikowe pojemniki oznaczone jako „nadające się do kuchenki mikrofalowej” mogą nadal wypłukiwać plastik - produkty do żywności.

Najwięcej uwagi poświęcono plastyfikatorom bisfenolu A (BPA) i ftalanów , chociaż nie jest jasne, czy inne elementy z tworzyw sztucznych stanowią zagrożenie toksyczne. Inne problemy to topienie i palność. Domniemany problem uwalniania dioksyn do żywności została odrzucona jako umyślne czerwonego śledzia odwrócenie uwagi od rzeczywistych problemów bezpieczeństwa.

Niektóre obecne pojemniki plastikowe i żywności okłady są zaprojektowane specjalnie do wytrzymać promieniowanie mikrofalowe. Produkty mogą zawierać określenie „bezpieczne w kuchence mikrofalowej”, mogą być opatrzone symbolem mikrofal (trzy linie fal, jedna nad drugą) lub po prostu zawierać instrukcje dotyczące prawidłowego korzystania z kuchenki mikrofalowej. Każda z tych informacji wskazuje, że produkt nadaje się do podgrzewania w kuchence mikrofalowej, jeśli jest używany zgodnie z dostarczonymi wskazówkami.

Nierównomierne ogrzewanie

Kuchenki mikrofalowe są często używane do podgrzewania resztek jedzenia , a zanieczyszczenie bakteryjne może nie zostać powstrzymane, jeśli kuchenka mikrofalowa jest używana nieprawidłowo. Jeśli bezpieczna temperatura nie zostanie osiągnięta, może to spowodować chorobę przenoszoną przez żywność , podobnie jak w przypadku innych metod podgrzewania. Chociaż kuchenki mikrofalowe mogą niszczyć bakterie tak samo jak tradycyjne piekarniki, gotują się szybko i mogą nie gotować się tak równomiernie, podobnie jak przy smażeniu lub grillowaniu, co prowadzi do ryzyka, że ​​części żywności nie osiągną zalecanej temperatury. Dlatego zaleca się odczekanie po gotowaniu, aby umożliwić wyrównanie się temperatur w żywności, a także użycie termometru do żywności w celu sprawdzenia temperatury wewnętrznej.

Ingerencja

Kuchenki mikrofalowe, chociaż ekranowane ze względów bezpieczeństwa, nadal emitują niski poziom promieniowania mikrofalowego. Nie jest to szkodliwe dla ludzi, ale czasami może powodować zakłócenia Wi-Fi i Bluetooth oraz innych urządzeń komunikujących się w paśmie fal 2,45 GHz; szczególnie z bliskiej odległości.

Zobacz też

Bibliografia

Zewnętrzne linki